ملخص الوحدة السادسة: الأحماض والقواعد – Acids and Bases لمادة الكيمياء للصف التاسع الفصل الدراسي الثاني المنهج العماني

نقدم لكم ملخص الوحدة السادسة: الأحماض والقواعد – Acids and Bases لمادة الكيمياء للصف التاسع الفصل الدراسي الثاني المنهج العماني

الدرس الأول: الأحماض والقواعد والقلويات (6-1)

مفهوم الأحماض

الحمض Acid هو مادة قادرة على منح أيون هيدروجين موجب (H⁺) أو بروتون لمادة أخرى. توجد الأحماض في حياتنا اليومية في صورة متعددة؛ فالخل يحتوي على حمض الإيثانويك، وعصير الليمون على حمض السيتريك، والحليب الفاسد على حمض اللاكتيك. وتنقسم الأحماض إلى عضوية كحمض الإيثانويك والسيتريك، وغير عضوية كحمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك وحمض النيتريك. من أبرز خصائص الأحماض أن لها طعماً حامضاً، وتُلوّن ورقة تباع الشمس الزرقاء إلى اللون الأحمر، وتتفاعل مع المعادن لإنتاج غاز الهيدروجين، كما تتفاعل مع القواعد في تفاعل التعادل لتكوين ملح وماء. الأحماض القوية كحمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك تُفرز كميات كبيرة من أيونات H⁺ في المحلول، وهي مواد آكِلة تُحذَّر من التعامل معها بحذر شديد في المختبر.

مفهوم القواعد والقلويات

القاعدة Base هي مادة قادرة على قبول أيون هيدروجين (H⁺) من الحمض أو منح أيون هيدروكسيد (OH⁻). القاعدة التي تذوب في الماء تُسمى قلوية Alkali، وتُشكّل أيونات هيدروكسيد (OH⁻) في محلولها المائي. تشمل القواعد الشائعة: هيدروكسيد الصوديوم (NaOH)، وهيدروكسيد الكالسيوم Ca(OH)₂، وهيدروكسيد المغنيسيوم Mg(OH)₂. أما القلويات فتشمل هيدروكسيد الصوديوم وهيدروكسيد البوتاسيوم. من خصائص القواعد أنها تتفاعل مع الأحماض لتكوين ملح وماء، وتحتوي على أكاسيد فلزات وهيدروكسيدات فلزية وكربونات فلزية، وأغلبها لا يذوب في الماء. القلويات قواعد تذوب في الماء، ويكون ملمسها زلقاً على البشرة مثل الصابون، ويجب عدم وضع القلويات في المختبر على الجلد إطلاقاً لأنها تُلحق أضراراً أشد مما تُلحقه الأحماض.

العلاقة بين القواعد والقلويات

العلاقة بين القواعد والقلويات علاقة تضمين: كل القلويات هي قواعد لكن ليس كل القواعد قلويات. فالقلويات هي مجموعة فرعية من القواعد التي تذوب في الماء. القواعد التي لا تذوب في الماء مثل أكسيد المغنيسيوم (MgO) وأكسيد النحاس (CuO) تُعدّ قواعد غير قلوية. وعندما نُضيف قاعدة إلى حمض يحدث تفاعل التعادل، وينتج عنه ملح وماء. مثال: تفاعل هيدروكسيد الصوديوم مع حمض الهيدروكلوريك ينتج كلوريد الصوديوم وماء. تُستخدم القلويات كمزيلات للدهون والشحوم في الصناعة، كما تُستخدم في صناعة الصابون من خلال تفاعل الدهون النباتية أو الحيوانية مع محلول قلوي مُركّز.

الدرس الثاني: الكواشف والرقم الهيدروجيني pH (6-2)

الكواشف Indicators

الكاشف Indicator هو مادة تتغير ألوانها عند إضافتها إلى محلول حمضي أو قلوي. تُستخلص الكواشف من النباتات والمواد الطبيعية، ومنها ورق تباع الشمس الذي يتحول من الأزرق إلى الأحمر في الأحماض، ومن الأحمر إلى الأزرق في القلويات. يُعدّ ورق تباع الشمس الكاشف الأكثر استخداماً لكنه يُعطي معلومة واحدة فقط: هل المحلول حمضي أم قلوي. الكواشف الأخرى تشمل: صبغة تباع الشمس الأرجوانية التي تتحول إلى الأحمر في الحمض وإلى الأزرق في القلوي، وزهرة الهيدرانجيا التي يعتمد لونها على طبيعة التربة الحمضية أو القلوية.

الكاشف العام Universal Indicator

الكاشف العام هو خليط من عدة صبغات كاشفة، يُعطي ألواناً مختلفة عند استخدامه في محاليل مختلفة. المحلول الحمضي القوي مثل حمض الكبريتيك في البطارية يُعطي الكاشف العام اللون الأحمر، والمحلول الأقل حمضية مثل الخل يُعطيه اللون البرتقالي أو الأصفر، والمحلول المتعادل يُعطيه اللون الأخضر، والمحلول القلوي الضعيف يُعطيه اللون الأزرق، والقلوي القوي يُعطيه اللون البنفسجي. تعتمد قوة الكاشف العام على قوة وتركيز الحمض أو القاعدة في المحلول، وعند تخفيفه يتغير لونه تبعاً لتغير التركيز.

مقياس الرقم الهيدروجيني pH

مقياس الرقم الهيدروجيني pH scale هو نظام يُستخدم لقياس حموضة المادة أي تركيز أيون H⁺. وضعه العالم الكيميائي الدانماركي سورين سورينسن حين كان يعمل في مختبرات كارلسبرغ للمشروبات الغازية عام 1909م. يتدرج هذا المقياس من 0 إلى 14، حيث تمتلك الأحماض قيمة pH أقل من 7، وكلما قلّت حمضية المحلول قلّت قيمة pH. والقلويات تمتلك قيماً pH أكبر من 7، وكلما ازدادت قلوية المحلول ازدادت قيمة pH. الماء النقي والمواد المتعادلة تمتلك قيمة pH تساوي 7 تماماً. يُمكن قياس الرقم الهيدروجيني باستخدام ورق الكاشف العام أو مجس الرقم الهيدروجيني pH meter. من أمثلة قيم pH في الحياة اليومية: حمض الهيدروكلوريك (0)، عصير الليمون (2.5)، الخل (3)، القهوة السوداء (5)، الدم (7.4)، ماء الجير (12.4)، محلول هيدروكسيد الصوديوم (14).

الدرس الثالث: الأيونات في الأحماض والقواعد (6-3)

تحديد الأحماض والقواعد باستخدام أيونات الهيدروجين

عند ذوبان الأحماض في الماء تنتج أيونات هيدروجين موجبة H⁺، ولكن ماذا يحدث لهذه الأيونات؟ القاعدة قادرة على قبول هذه الأيونات، فعند إضافة قاعدة إلى محلول حمضي تنتقل أيونات H⁺ من الحمض (المانح) إلى القاعدة (المستقبل). بناءً على ذلك تُعرَّف الأحماض والقواعد وفق تعريف برونستد – لاوري كما يلي: الحمض Acid هو جزيء أو أيون قادر على منح أيون H⁺ (بروتون) لقاعدة. والقاعدة Base هي جزيء أو أيون قادر على قبول أيون H⁺ من حمض. والقلوية Alkali هي قاعدة تذوب في الماء وتُشكّل أيونات OH⁻ في محلولها المائي.

الأيونات الموجودة في الأحماض والقلويات يتأيّن حمض الهيدروكلوريك في الماء ليُنتج أيونات H⁺ وأيونات Cl⁻. وحمض النيتريك يُنتج H⁺ و NO₃⁻. وحمض الكبريتيك يُنتج H⁺ وHSO₄⁻ وSO₄²⁻. أما القلويات فتُنتج أيونات OH⁻ في المحلول المائي، فهيدروكسيد الصوديوم يُنتج Na⁺ وOH⁻، وهيدروكسيد البوتاسيوم يُنتج K⁺ وOH⁻، وهيدروكسيد الكالسيوم يُنتج Ca²⁺ وOH⁻. يُمثّل الرقم الهيدروجيني pH تركيز أيونات H⁺ في المحلول؛ فكلما ازداد تركيزها انخفض الرقم الهيدروجيني وأصبح المحلول أكثر حمضية، وكلما انخفض تركيز H⁺ وارتفع تركيز OH⁻ أصبح المحلول أكثر قلوية وارتفعت قيمة pH.